Análisis de incentivos y proyecciones del vehículo 100% eléctrico en el Ecuador

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(Abril, 2017). Vol. 2, No.4 pp. 112-124 DOI: https://doi.org/10.33890/innova.v2.n4.2017.243 URL: http://revistas.uide.edu.ec/index.php/innova/index Correo: [email protected]

Análisis de incentivos y proyecciones del vehículo 100% eléctrico en el

Ecuador

Analysis of incentives and projections of the 100% electric vehicle in Ecuador

Luis Xavier Orbea Hinojosa José Antonio Toapaxi Casanova Cristhian Alexander Guano Calvache

Universidad Tecnológica Equinoccial, Ecuador

Juan José Castro Mediavilla

Universidad Internacional del Ecuador, Ecuador

Autor para correspondencia: [email protected], [email protected], [email protected] [email protected]

Fecha de recepción: 20 de Enero de 2017 - Fecha de aceptación: 25 de Marzo de 2017

Resumen: Las principales causas de contaminación ambiental son producidas por actividades productivas del hombre como la generación de energía, industria, agricultura, aunque las actividades no productivas como el transporte y las realizadas dentro de los hogares también son fuentes de contaminación. Debido al cambio climático, por la cantidad de gases contaminantes que se lanzan a la atmosfera se ha optado por nuevas alternativas en energía renovables amigables con el ambiente. Una de las principales causas del calentamiento global es la contaminación de los vehículos con un 76% en cuanto es a contaminación global. Por lo cual trataremos en nuestra investigación medir resultados cuan factibles es poder introducir tecnología renovable con los vehículos eléctricos EV en nuestro país, tenemos la ventaja del cambio de la matriz energética que ayudara a relacionar entre la demanda y la oferta energética actual si un gran porcentaje de EV es introducido al mercado nacional. Con la construcción de 8 centrales hidroeléctricas produciendo 10.688 gigavatios/hora y no olvidar la energía eólica esta genera 15 MW con 56 GWh/año. Tenemos energía eléctrica para poder cubrir suplir la demanda de energía eléctrica [2].

Palabras Clave: contaminación; eléctrico; energía; ambiente; vehículo

Abstract: The main causes of environmental pollution are produced by productive activities of man as power generation, industry, agriculture, although non-productive activities such as transport and those made within households are also sources of contamination. Due to climate change, the amount of greenhouse gases that are released into the atmosphere has opted for new alternatives in renewable energy friendly to the environment. One of the main causes of global warming pollution from vehicles by 76% as it is global pollution. Therefore, try in our research results measure how feasible it is to introduce renewable technology with EV electric vehicles in our country, we have the advantage of changing the production model will not heal very much to reach out our investigation. With the construction of eight hydroelectric plants producing 10,688 gigawatt / hour and not forget the wind power it generates 15 MW with 56 GWh / year We have electricity supply to cover the demand for electricity.

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Introducción

El Ecuador en sus planes de desarrollo, ha considerado de vital importancia el cambio de la matriz energética, debido a que el gobierno dentro de sus compromisos está el de minimizar la emisión de gases contaminantes a la atmósfera. Hay que mencionar que Ecuador en su

participación de la COP 21 (París – Francia) busca integrarse en el propósito de lograr un acuerdo que límite el calentamiento global a un máximo de 2ºC respecto a la era preindustrial [5]. En la presente investigación se pretende mostrar, analizar y ver las proyecciones de los vehículos eléctricos en el Ecuador, para conocer la viabilidad de la participación de dichos vehículos como solución a la disminución de los gases contaminantes producidos por vehículos a combustión interna

Materiales y Métodos

Características de vehículos eléctricos

 Cero emisiones de CO2, utilizando energías renovables.  Alto rendimiento del sistema propulsor.

 Reducción del costo de operación y mantenimiento hasta 50%.  El funcionamiento es silencioso.

 Alta eficiencia convierte del 62% al 75% de la electricidad en energía mecánica.  Reduce la dependencia del petróleo.

Partes principales

 Motor eléctrico: Motores síncronos de imanes permanentes que permiten ser integrados directamente en la rueda del vehículo.

 Baterías: Las baterías de los EV tienen las siguientes características:  Mantenimiento simple.

 Pueden ser recicladas.

 Cero riesgos de causar contaminación ambiental cuando sean desechadas.  Entregan autonomía de hasta 500 Km, dependiendo de la capacidad.

 Inversor

Funciones

Convertir la corriente continua en corriente alterna para el motor eléctrico. Recuperación de la energía cinética a eléctrica en las frenadas y desaceleraciones.

Requerimientos: Autonomía, seguridad en el almacenamiento de la energía eléctrica, los puntos de carga suficientes, el tiempo para la carga debe ser reducido, disponibilidad de energías renovables para suministrarlas a los vehículos, costo bajo tanto de baterías como de sus

componentes.

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Las tipologías de los vehículos eléctricos son las diferentes formas de funcionamientos, modelos, ventajas y desventajas.

Battery Electric Vehicle (BEV)

Figura 1. Esquema de un vehículo BEV.

Fuente: ‘’Endesa Vehículo Eléctrico. Tipos de coches eléctricos’’. [10]

Los vehículos BEV funcionan con energía eléctrica y por ende poseen motores eléctricos, de corriente alterna de alta eficiencia para transforman la energía eléctrica en mecánica. La diferencia de este vehículo es que es cargable, posee un enchufe que se conecta a una toma de 110V o 220V, que puede ser de una casa o una electro linera, así la energía pasaría por un inversor que convierte la corriente alterna a continua de tal manera que carga las baterías, y esa corriente a los motores eléctricos para mover el vehículo.

Este modelo también cuenta con un freno regenerativo que hace que dicha energía no se desperdicie al frenar y se aproveche moviendo la moto generadora.

 Autos

Tesla Modelo S (500kms) Nissan Leaf

Kia Soul Mercedes Benz

Desventajas Ventajas BEV

Autonomía (<= 200 Km) (a excepción de Tesla) Cero emisiones

Tiempo De Recarga Menor coste en combustible

Mayor Costo Del Vehículo (baterías muy costosas) Menos mantenimiento

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Figura 2. Esquema de los vehículos HEV.

Posee un motor de combustión interna (M.C.I) para cargar la batería, además de un generador de energía eléctrica que es movido por el motor térmico, cuya corriente pasa por el inversor y luego a los motores eléctricos para mover el vehículo. También posee frenos regenerativos para aprovechar la energía producida al frenar.

 Autos

Toyota Prius 2010 Audi A8

BMW Active Hybrid 3

Desventajas Ventajas

Produce emisiones Reduce emisiones.

Toxicidad de las baterías que utilizan los motores eléctricos. Reduce el consumo de gasolina.

Mayor complejidad Reduce el costo de mantenimiento

Plug–in hybrid electric vehicle (PHEV)

Figura 3. Esquema de un vehículo PHEV.

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regenerativo. El motor térmico puede mover el vehículo en cierto tiempo y también funcionar para cargar las baterías.

 Autos

Audi A3 BMW I8

Mercedes Benz Clase S 500 Mitsubishi Launder PHV Toyota Prius

Recorren distancias entre 5 – 80 km/h con M.C.I Reduce emisiones

Produce emisiones Reduce coste de combustible

Tiene 2 fuentes de cargar la batería

V.E con autonomía extendida (Extended Range EV – EREV)

Figura 4. Esquema de un vehículo EREV.

Similar a V.E de baterías, pero con M.C.I para cargar la batería. Además, posee un enchufe que sirve para conectar a una toma para cargar la batería.

 Autos

BMW I3 Chevrolet Volt

Produce emisiones Autonomía de 450 hasta 500 km

Coste de la batería Reduce emisiones y consumo de combustible fósiles

Eléctrico con pila de hidrógeno (FCEV)

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Figura 5. Esquema de un vehículo FCEV.

 Autos

Hyundai IX35 FCEV Honda FCX CLARITY

 Ventajas

Tiene una autonomía 460km Alcanza 160KmH

Las baterías han evolucionado de una manera que lo que se busca es almacenar suficiente energía, para dar una potencia y autonomía suficiente para el vehículo eléctrico.

En la tabla 1 se ve el resumen de los tipos de baterías y sus características. Fuente: Â. R. Mateo, ‘Evaluación del impacto de los vehículos eléctricos en las redes de distribución’’

Tabla 1. Evolución de las baterías: energía y costo Tipo de baterías recargables Energía

(Wh/kg)

Autonomía esperada Eficiencia energética (%)

Zebra (NaNCl)

300 135 km 92,5

Polímero de litio 200 120 km 90.0 Iones de litio 125 100 km 90.0 Níquel – Hidruro Metálico 70 80 km 70.0 Níquel Cadmio

(NiCd)

60 100 km 72.5

Plomo – ácido 40 80 km 82,5

Baterías

Tesla

Su peso es de alrededor de 540kg y proporciona 400Watts en corriente continua (DC). Está formado por miles de baterías de iones de litio sumando una capacidad de 90kW ofreciendo una autonomía de 450km.

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Poco espacio. Menos peso.

Gran capacidad 93 kWh entregan autonomía de 800 – 1000 km.

Grafeno de 93kwh = litio 70 kWh en tamaño 32% de incremento de potencia.

Normalmente $ 4,50 es el costo de recorrer 100 km con un M.C.I, pero el vehículo eléctrico recorre 100 km con $ 1,60.

Proyecciones en costo de las baterías

En el informe del Departamento de Energía de los Estados Unidos se establece un pronóstico del costo de las baterías

Figura 6. Evolución del costo de las baterías es positiva Fuente: U.S. DOE Vehicle Technologies Program.

Incentivos: relación positiva

En la introducción de estos vehículos tienen relación con los incentivos o el apoyo de los gobiernos. En la Figura 8 se muestra como intervienen los gobiernos con incentivos para la comercialización de los vehículos, hay que resaltar que el país que más interés tiene en incentivar la adquisición de vehículos eléctricos es Noruega [4].

Figura 7. Intervención de los gobiernos con incentivos para la comercialización EV (EAFO 2016)

Electrolineras – perspectiva global

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eléctricos y/o vehículos híbridos. Las estaciones de servicio van en crecimiento, aunque en mayor número en el sector privado. Existen algunos tipos de electrolineras como de carga lenta y rápida y según el lugar de recarga. [8].

Figura 8. Crecimiento de las electrolineras de varios sectores. (EAFO2016)

Fuente: IEA Analysis base don EVI country submissions, complemented by EAFO (2016). [8]

Modos de carga

Los modos de carga van acorde al modelo del vehículo, el lugar y el tiempo de la carga.

La Figura 9 muestra los modos de carga.

Figura 9. Modos de carga de los EV.

Fuente: Endesa, “Tipos de vehículos eléctricos,” Funcionamiento de los tres modelos de vehículos eléctricos, 2013. [9]

Figura 10. Proyección de ventas de vehículos eléctricos en el mundo.

Fuente: OECD Better Policies for Better lives / IEA International Energy Agency, Nov. 2014. [11]

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Comparación vehículo de gasolina (nissan qashqai) vs vehículo eléctrico (nissan leaf)

Tabla 2. Comparación vehículo de gasolina (Nissan Qashqai) vs vehículo eléctrico (Nissan Leaf)

Qashqai Leaf Coste General

Consumo 45 km $1,50 a $2,00

212 km $3,00 Coste Mantenimiento

Preventivo $ 60 $30

Correctivo $ 1.320.00 $ 440.00 Autonomía 500 km 175 km Nivel de ruido Ruidoso Silencioso Emisiones Contaminante 0

Eficiencia energética 18% - 27% +75% Peso bruto 1500kg 1200kg

Potencia 114CV 108CV

Velocidad máxima 177 km/h 144 km/h Par Máximo 240Nm @ 1750 254Nm

Fuente: Autor Alex córdoba España [13].

Costo de inversión según los kilómetros

Los costos están directamente relacionados con el mantenimiento ya que más kilometraje tenga mayor serán los costos de mantenimiento, la figura 11 nos muestra como es el

comportamiento de los EV y los VCI.

Figura 11. Costos de inversión entre VE y VCI. Fuente: Autor Alex córdoba España. [13].

Marcas y modelos de vehículos en Ecuador

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estima una venta de 2000 unidades en este año entre quito y Guayaquil, y hasta 3000 unidades en el 2017. Cave recalcular que si las ventas hacienden 15,000 unidades anuales se accede a una ensambladora, también saber que la tecnología que se está desarrollando está bajo la

concordancia RTE INEN 034 [1].

Ventajas y desventajas

Si se toma en consideración que Ecuador actualmente no ha desarrollado esta tecnología. Las ventajas son:

 Apoyo del gobierno en sus promociones en la tarifa y los aranceles.

 Costo de mantenimiento en 50% menos que un M.C.I.

 La desventaja:

 Ecuador no es un medio desarrollada en su totalidad en esta tecnología.

 Las electrolineras no existen actualmente en el país.

 Poco conocimiento y capacitación de los técnicos para el mantenimiento y reparación de vehículos eléctricos.

Incentivos en Ecuador

El gobierno está invirtiendo para que estos vehículos puedan entrar a funcionar en el país. A continuación, se detalla los incentivos:

Se apoya a este proyecto con el no pago del IVA si su valor no supera los USD 35000.

Poseen ICE equivalente al 0% los vehículos 100% eléctricos. Tarifa: $0,08cts el WK/H

Carga de 22:00 a 04:00 le costara 0.05 ctvs.

Se ha firmado un convenio con marcas como Nissan, Renault, KIA y BYD. Fabricación de partes y piezas para los EV [4].

Proyección de electrolineras en Ecuador

Está previsto que en el segundo semestre del año en curso se den los primeros pasos para la instalación de los centros de recarga, los cuales están valorados entre $20.000 a 40.000.

Se estima que la inversión del Gobierno este entre $3 millones a $4 millones en una red de electrolineras [4].

Fuentes de producción de energía eléctrica en el Ecuador, su participación de producción y su evolución

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en cuenta que el consumo de energía eléctrica en el país es de 18469 GW/h, entonces la energía restante podrá abastecer la demanda de los vehículos eléctricos (Figura 12 y 13) [2].

Figura 12. Producción de energía en el país antes de cambio de la matriz energética (Esteban albornoz, 2013). [2]

Figura 13. Producción actual de energía en el país (Esteban albornoz, 2013). [2]

Oferta y demanda de energía en el Ecuador

Se es necesario el equilibrio entre la oferta y la demanda, puesto que la energía producida de las centrales hidroeléctricas posee un alto costo almacenarla en baterías, para lo cual Ecuador cuenta con un consumo inteligente de electricidad como los vehículos eléctricos [2].

Demanda actual 21,495 GWH

Figura 14. Porcentaje del consumo de energía según el tipo de consumidores (Esteban albornoz, 2013). [2]

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Figura 15. Producción actual de energía en el país (Esteban albornoz, 2013). [2]

El país está en condiciones de poder satisfacer cierta demanda. Hay que mencionar que la mayor parte de energía eléctrica es de fuentes renovables, por ejemplo, centrales hidroeléctricas. Se conoce que en el país existen alrededor de 2200000 unidades de vehículos, ahora que pasará si todo el parque motor fueran EV ¿a cuánto se elevaría el consumo de energía eléctrica? Vamos a considerar que un vehículo promedio consume 27232 kW/h.

Nº V * CONSUMO = 2200,000* 27,232kwh= 59910,400 kW/h. (59,910 GWH)

Este sería el consumo total de energía consumida, mientras la oferta es de 39,166 GWH es decir que no estamos preparados en abastecer el consumo total, pero si se cambiara todo el parque motor en el vehículo, pero si para abastecer cierta cantidad. (Alex Córdoba España).

Se estima que en Ecuador los EV tienen una participación en el mercado de entre un 15% y 20% hasta el 2020, es decir un aumento de 330000 EV por lo cual el consumo de estos

vehículos será:

Nº V * Consumo= 330,000*27.232kwh= 8986,560 kWh (8,986 GWH)

Conclusiones

Los vehículos eléctricos son una alternativa más limpia con respecto a los vehículos convencionales. El origen de la electricidad es clave en la reducción de emisiones contaminantes durante la vida útil del VE.

Los VE convierten el 52% – 75% de electricidad en energía mecánica, mientras que los vehículos convencionales el 17% – 27%. Los costos de las baterías van bajando y la densidad energética aumenta y por tanto también aumenta la autonomía de los vehículos, reduciendo la dependencia del petróleo. En la investigación se pudo conocer que Ecuador está preparado para abastecer la demanda de vehículos 100% eléctricos.

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Bibliografía

El Comercio (2016). Siete autos eléctricos buscan Mercado en el Ecuador. Recuperado 17 Octubre 2016 http://www.elcomercio.com/actualidad/autos-electricos-buscan-mercado-ecuador.html

Esteban Albornoz Veintimilla Diciembre (2013). El Nuevo Sector Eléctrico Ecuatoriano. Ministerio de electricidad y energía renovable.

Ministerio coordinador de producción, empleo y competitividad (2016). Vehículos eléctricos, una

realidad en Ecuador. Recuperado 08 Agosto 2016

http://www.produccion.gob.ec/vehiculos-electricos-una-realidad-en-ecuador

Andes, Quito Febrero (2015). COP21 París 2015 Recuperado 13 Octubre 2016 http://www.andes.info.ec/es/cop21Paris2015.

Global EV Outlook2016. International Energy Agency. Beyond one million electric cars

recuperado 13 de noviembre 2016

https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/Global_EV_Outlook_2016. pdf

David G. Artés. 14 de marzo de 2012. Baterías de coches eléctricos e híbridos, hoy [estado de la tecnología del automóvil]. Recuperado 8 de febrero de 2017 de

http://www.diariomotor.com/tecmovia/2012/03/14/baterias-de-coches-electricos-e-hibridos-hoy-estado-de-la-tecnologia-del-automovil/

Department of Energy United States of American, “Transforming America’s transportation sector batteries and electric vehicles,” Washington, DC, USA, Jul. 2010.

IEA Analysis base don EVI country submissions, complemented by EAFO (2016)

Endesa, “Tipos de vehículos eléctricos,” Funcionamiento de los tres modelos de vehículos

eléctricos, 2013. [Online]. Available:

https://www.endesavehiculoelectrico.com/vehiculoelectrico/el-vehiculo/tipos

Endesa, Vehículo Eléctrico. Tipos de coches eléctricos. Available: https://www.endesavehiculoelectrico.com/vehiculoelectrico/el-vehiculo/tipos

OECD Better Policies for Better lives / IEA International Energy Agency, “Key World Statistics 2014,” 9 rue de la Fédération, 75739 Paris Cedex 15, Francia, Tech. Rep.19, Nov. 2014.